硅橡膠是指主鏈由(you)(you)硅(gui)(gui)和氧原(yuan)子交替構成(cheng),硅(gui)(gui)原(yuan)子上通常連有(you)兩個有(you)機基團的(de)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。普(pu)通的(de)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)主要由(you)(you)含甲基和少量乙烯基的(de)硅(gui)(gui)氧鏈節組成(cheng)。苯(ben)基的(de)引(yin)入(ru)(ru)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)高(gao)、低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能,三氟丙基及(ji)氰基的(de)引(yin)入(ru)(ru)則(ze)可提高(gao)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)溫(wen)(wen)及(ji)耐(nai)油性(xing)能。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)耐(nai)低(di)溫(wen)(wen)性(xing)能良好,一般在-55℃下(xia)仍(reng)能工作(zuo)。引(yin)入(ru)(ru)苯(ben)基后,可達-73℃。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)耐(nai)熱性(xing)能也(ye)很突(tu)(tu)出(chu),在180℃下(xia)可長期工作(zuo),稍(shao)高(gao)于200℃也(ye)能承受數周(zhou)或更長時(shi)間仍(reng)有(you)彈性(xing),瞬時(shi)可耐(nai)300℃以上的(de)高(gao)溫(wen)(wen)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的(de)透(tou)(tou)氣(qi)性(xing)好,氧氣(qi)透(tou)(tou)過率在合成(cheng)聚(ju)合物中是較高(gao)的(de)。此外,硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)還(huan)具(ju)有(you)生理惰性(xing)、不會導致(zhi)凝血(xue)的(de)突(tu)(tu)出(chu)特性(xing),因此在醫(yi)用領(ling)域(yu)應用廣(guang)泛。
主要(yao)品(pin)種
硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)分類(lei)的(de)(de)方法很多,通常按固化前(qian)的(de)(de)形態(tai)分為(wei)固體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)和(he)液體(ti)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按硫化溫(wen)(wen)(wen)度分為(wei)室溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),高溫(wen)(wen)(wen)硫化硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao);按所用(yong)單體(ti)的(de)(de)不同,可分為(wei)甲基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao),甲基(ji)(ji)(ji)苯基(ji)(ji)(ji)乙(yi)烯基(ji)(ji)(ji)硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)、氟硅(gui),腈硅(gui)橡(xiang)膠(jiao)(jiao)等(deng);按性能和(he)用(yong)途的(de)(de)不同又可分為(wei)通用(yong)型(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)低溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、超(chao)耐(nai)(nai)高溫(wen)(wen)(wen)型(xing)、高強力型(xing)、耐(nai)(nai)油型(xing)、醫用(yong)型(xing)等(deng)等(deng)。
發(fa)展史
硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)早期(qi)是由(you)美國(guo)以三氯化鐵為(wei)催化劑合成(cheng)的(de)。1945年(nian),硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)產(chan)品問世。1948年(nian),采用高比表面積的(de)氣相法白炭黑補強的(de)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)研(yan)(yan)制成(cheng)功,使(shi)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)性能(neng)躍(yue)升(sheng)到(dao)實用階(jie)段,奠定(ding)了現代硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)技術的(de)基礎。從二(er)甲基二(er)氯硅(gui)(gui)(gui)烷合成(cheng)開(kai)始(shi)生產(chan)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)國(guo)家有美國(guo)。俄羅斯、德國(guo)、日(ri)本、韓國(guo)和中(zhong)國(guo)等。中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)的(de)工業(ye)化研(yan)(yan)究始(shi)于1957年(nian),多家研(yan)(yan)究所和企業(ye)陸續(xu)開(kai)發出各種(zhong)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)。到(dao)2003年(nian)底,中(zhong)國(guo)硅(gui)(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)生產(chan)能(neng)力為(wei)135千噸(dun),其中(zhong)高溫膠(jiao)(jiao)100千噸(dun)。
高溫硫化(hua)硅橡膠
高溫(wen)硫化硅(gui)橡膠(jiao)是(shi)指(zhi)聚(ju)硅(gui)氧(yang)(yang)烷變成(cheng)彈性(xing)(xing)體的(de)(de)過程是(shi)經過高溫(wen)(110-170℃)硫化成(cheng)型(xing)的(de)(de)。它主要(yao)以高分子(zi)量的(de)(de)聚(ju)甲(jia)基乙(yi)烯(xi)基硅(gui)氧(yang)(yang)烷為(wei)生膠(jiao),混(hun)入補強(qiang)填(tian)料(liao)、硫化劑等,在加(jia)熱加(jia)壓(ya)下硫化成(cheng)彈性(xing)(xing)體。硅(gui)橡膠(jiao)的(de)(de)補強(qiang)主要(yao)是(shi)各種類(lei)型(xing)的(de)(de)白炭(tan)黑,可使硫化膠(jiao)的(de)(de)強(qiang)度增加(jia)數十倍(bei)。有(you)時為(wei)了降低成(cheng)本或改(gai)善膠(jiao)料(liao)性(xing)(xing)能(neng)及賦予硫化膠(jiao)各種特殊的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng),也加(jia)入相應(ying)的(de)(de)各種添加(jia)劑。硫化劑是(shi)各種有(you)機過氧(yang)(yang)化物或加(jia)成(cheng)反應(ying)催化劑。
加工成型方法如(ru)圖所(suo)示。一次硫(liu)化的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行高分子鏈的(de)交(jiao)聯(lian)反應;二次硫(liu)化的(de)目(mu)(mu)的(de)是進行補充交(jiao)聯(lian)、驅除硫(liu)化劑分解產(chan)物(wu)和其他揮發性化合(he)物(wu)以穩(wen)定硫(liu)化膠的(de)各項(xiang)性能(neng)。常(chang)用(yong)的(de)設備有(you)開放(fang)式煉膠機(ji)、捏合(he)機(ji)及真(zhen)空(kong)密煉機(ji)。
主要(yao)性能
(1)高溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)顯(xian)著的特征是(shi)高溫(wen)(wen)穩定性(xing),雖然常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的強度僅(jin)是(shi)天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)或某些合(he)成橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的一(yi)半(ban),但(dan)在(zai)200℃以上的高溫(wen)(wen)環境下(xia)(xia),硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)仍能(neng)(neng)保持一(yi)定的柔韌性(xing)、回彈性(xing)和(he)表面硬度,且力學性(xing)能(neng)(neng)無(wu)(wu)(wu)明(ming)顯(xian)變化。(2)低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)的玻璃化溫(wen)(wen)度一(yi)般為-70~-50℃,特殊配方可(ke)達-100℃,表明(ming)其低(di)(di)溫(wen)(wen)性(xing)能(neng)(neng)優(you)異。這對(dui)航空、宇(yu)航工業的意義(yi)重(zhong)大。(3)耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)中Si-O-Si鍵對(dui)氧(yang)、臭氧(yang)及(ji)(ji)紫外線等十分穩定,在(zai)不(bu)加任何(he)添加劑的情況(kuang)下(xia)(xia),就具有優(you)良的耐(nai)(nai)(nai)候性(xing)。(4)電(dian)氣性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有優(you)異的絕緣性(xing)能(neng)(neng),耐(nai)(nai)(nai)電(dian)暈(yun)性(xing)和(he)耐(nai)(nai)(nai)電(dian)弧性(xing)也非(fei)常好。(5)物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)常溫(wen)(wen)下(xia)(xia)的物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)比通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)差,但(dan)在(zai)150℃的高溫(wen)(wen)和(he)-50℃的低(di)(di)溫(wen)(wen)下(xia)(xia),其物(wu)理機(ji)(ji)械(xie)性(xing)能(neng)(neng)優(you)于通用(yong)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)。(6)耐(nai)(nai)(nai)油及(ji)(ji)化學試劑性(xing)。普通硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)具有中等的耐(nai)(nai)(nai)油、耐(nai)(nai)(nai)溶(rong)劑性(xing)能(neng)(neng)。(7)氣體透過性(xing)能(neng)(neng)。室溫(wen)(wen)下(xia)(xia)硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)對(dui)空氣、氮、氧(yang)、二氧(yang)化碳等氣體的透氣性(xing)比天(tian)然橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)高出(chu)30-50倍。(8)生理惰性(xing)。硅(gui)(gui)橡(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)膠(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)無(wu)(wu)(wu)毒,無(wu)(wu)(wu)味,無(wu)(wu)(wu)嗅(xiu),與人體組(zu)(zu)織不(bu)粘(zhan)連,具有抗(kang)凝血作用(yong),對(dui)肌體組(zu)(zu)織的反(fan)應性(xing)非(fei)常少(shao)。特別適合(he)作為醫用(yong)材料。
硅橡(xiang)膠的用(yong)量
據(ju)中國(guo)汽車(che)(che)(che)工業協會統計,2012年(nian)(nian),汽車(che)(che)(che)產(chan)(chan)銷分別達(da)到1927.18萬輛和1930.64萬輛,同(tong)比分別增(zeng)(zeng)長4.63%和4.33%,汽車(che)(che)(che)工業硅橡膠(jiao)的(de)用量(liang)約(yue)達(da)2.0萬t。根(gen)據(ju)觀研(yan)天下的(de)新(xin)研(yan)究,增(zeng)(zeng)加有機硅材(cai)料(liao)在(zai)(zai)汽車(che)(che)(che)零部件(jian)方面(mian)的(de)用量(liang),可以大幅(fu)度(du)提(ti)高汽車(che)(che)(che)的(de)安全性能,因(yin)此,汽車(che)(che)(che)產(chan)(chan)量(liang)和單(dan)車(che)(che)(che)用量(liang)水平的(de)提(ti)高都將(jiang)推動汽車(che)(che)(che)工業對硅橡膠(jiao)需求的(de)增(zeng)(zeng)加。國(guo)家(jia)鼓勵自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)的(de)汽車(che)(che)(che)發(fa)展,關(guan)鍵(jian)汽車(che)(che)(che)零部件(jian)實現(xian)自(zi)(zi)主化,《2012年(nian)(nian)度(du)黨政(zheng)機關(guan)公務用車(che)(che)(che)選用車(che)(che)(che)型(xing)目錄(征求意見稿)》為自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)擴大在(zai)(zai)政(zheng)府采購(gou)的(de)市場份額,為改變(bian)目前國(guo)內政(zheng)府采購(gou)以合(he)資(zi)品(pin)牌(pai)產(chan)(chan)品(pin)為主的(de)局面(mian)提(ti)供(gong)了(le)保障。促進自(zi)(zi)主品(pin)牌(pai)發(fa)展,國(guo)產(chan)(chan)汽車(che)(che)(che)業的(de)繁(fan)榮(rong)將(jiang)為汽車(che)(che)(che)膠(jiao)的(de)應(ying)用提(ti)供(gong)有力保障。預測未來3年(nian)(nian),我國(guo)室溫硫(liu)化硅橡膠(jiao)在(zai)(zai)汽車(che)(che)(che)行業將(jiang)以年(nian)(nian)均20%增(zeng)(zeng)長。
此(ci)外,硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)是重要的(de)(de)(de)(de)非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),約占非石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)消費量的(de)(de)(de)(de)98%。但因(yin)為(wei)(wei)石(shi)油(you)價(jia)格的(de)(de)(de)(de)大(da)幅上漲,同(tong)時我(wo)國在硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)關鍵原(yuan)料有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術方(fang)面(mian)取得突破,有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)的(de)(de)(de)(de)生產技術在2005年前被幾家跨國公司壟斷(duan),但目前我(wo)國已發展成(cheng)為(wei)(wei)全球(qiu)有(you)機硅(gui)(gui)單體(ti)第1大(da)國,這2個方(fang)面(mian)原(yuan)因(yin)使硅(gui)(gui)橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)價(jia)格從(cong)2011年起開始(shi)低(di)于石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),僅約為(wei)(wei)大(da)宗石(shi)油(you)基橡(xiang)膠(jiao)的(de)(de)(de)(de)80%~90%,成(cheng)為(wei)(wei)廉價(jia)的(de)(de)(de)(de)合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao),并開始(shi)大(da)規(gui)模替代(dai)石(shi)油(you)基合(he)成(cheng)橡(xiang)膠(jiao)。這將極大(da)拓展有(you)機硅(gui)(gui)產業的(de)(de)(de)(de)市場(chang)空間(jian),同(tong)時將帶動硅(gui)(gui)油(you)、硅(gui)(gui)烷(wan)偶聯劑和硅(gui)(gui)樹脂等其他有(you)機硅(gui)(gui)產品(pin)的(de)(de)(de)(de)消費。